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間引きサンプリング法で切り拓く,圧縮センシングによる脳波計測回路システムの新展開

研究課題

研究課題/領域番号 21H03410
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分60040:計算機システム関連
研究機関大阪大学

研究代表者

兼本 大輔  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90603332)

研究分担者 大木 真  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (50211785)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワード圧縮センシング / 回路とシステム / 集積回路 / ランダムアンダーサンプリング / 脳波
研究開始時の研究の概要

本格的なIoT時代の到来に向け,小型バッテリで長時間動作が可能な生体信号計測ウェアラブルデバイスの実現が望まれている.そこで研究代表者等は,生体信号計測に圧縮センシングを応用することで,回路システムで取り扱う情報量を削減し,ウェアラブルデバイスの低消費電力化を目指す研究を行っている.本課題では,ハードウエア実装に適した圧縮センシング手法を活用し,無線脳波計測デバイスのための低消費電力回路システムの研究を実施する.

研究成果の概要

省電力無線脳波計測回路システム実現のための,間引きサンプリング動作に適したハードウエア・ソフトウエア設計技術を提案した.具体的には,間引きサンプリング動作を想定した集積回路構成および動作機構,新しい圧縮センシングの復元アルゴリズム,またセキュアな通信システムを実現するための技術を提案し,有効性を議論した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

間引きサンプリングを活用した無線脳波計測システムのための新技術を提案し,理論検討・実機検証を通して新技術の有効性を示すことができた.得られた研究成果は,計算機システムや情報関連分野の新技術発見における学術的意義だけでなく,圧縮センシングを活用した省電力無線脳波計の可能性を広げられた点に社会的意義も有する.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] 0.36 μW/channel capacitively-coupled chopper instrumentation amplifier in EEG recording wearable devices for compressed sensing framework2024

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mii, Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 63 号: 3 ページ: 03SP54-03SP54

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad264f

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low quiescent current LDO with FVF-based PSRR enhanced circuit for EEG recording wearable devices2024

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mii, Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 63 号: 3 ページ: 03SP33-03SP33

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad1f0e

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 圧縮センシングを活用した無線脳波計測デバイス実現に向けた研究2023

    • 著者名/発表者名
      兼本大輔
    • 雑誌名

      光学

      巻: 52 ページ: 439-441

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Compressed Sensing EEG Measurement Technique with Normally Distributed Sampling Series2022

    • 著者名/発表者名
      OKABE Yuki、KANEMOTO Daisuke、MAIDA Osamu、HIROSE Tetsuya
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E105.A 号: 10 ページ: 1429-1433

    • DOI

      10.1587/transfun.2021EAL2099

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2022-10-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Reducing Power Consumption in LNA by Utilizing EEG Signals as Basis Matrix in Compressed Sensing2024

    • 著者名/発表者名
      Riku Matsubara, Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 学会等名
      IEEE Int. Symp. Circuits Syst. (ISCAS)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Utilizing Previously Acquired BSBL Algorithm Parameters in the Compressed Sensing Framework for EEG Measurements2024

    • 著者名/発表者名
      Takuya Miyata, Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 学会等名
      IEEE Int. Conf. Consum. Electron. (ICCE)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise-Masking Cryptosystem Using Watermark and Chain Generation for EEG Measurement with Compressed Sensing2024

    • 著者名/発表者名
      Ryota Tsunaga, Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 学会等名
      IEEE Int. Conf. Consum. Electron. (ICCE)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ウェアラブル脳波計実現に向けたランダムアンダーサンプリング型圧縮センシングウェアラブル脳波計測システムにおける低消費電力LNA の実測及びその解析2024

    • 著者名/発表者名
      三井健司,兼本大輔,廣瀬哲也
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 僅かな温度差で動作するバッテリーレス無線脳波計 ~ランダムアンダーサンプリングと圧縮センシングの数理を活用したLSIからシステム まで~2024

    • 著者名/発表者名
      兼本大輔,瀧本英智,三井健司,宮田拓弥,廣瀬哲也
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Low Quiescent Current Capacitively-coupled Chopper Instrumentation Amplifier in EEG Recording Wearable Devices for Compressed Sensing Framework2023

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mii, Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 学会等名
      Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low Quiescent Current LDO with FVF-Based PSRR Enhanced Circuit for EEG Recording Wearable Devices2023

    • 著者名/発表者名
      Kenji Mii, Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 学会等名
      Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 復元時に得られたパラメータを再利用するBSBL アルゴリズムを活用した圧縮センシングフレームワーク2023

    • 著者名/発表者名
      宮田拓弥,兼本大輔,廣瀬哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 連鎖圧縮センシングにおける脳波辞書適用による成功確率の改善2023

    • 著者名/発表者名
      松原利空,兼本大輔,廣瀬哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] EEG Measurements with Compressed Sensing Utilizing EEG Signals As the Basis Matrix2023

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 学会等名
      IEEE Int. Symp. Circuits Syst. (ISCAS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Random Undersampling Wireless EEG Measurement Device Using a Small TEG2023

    • 著者名/発表者名
      Takuya Miyata, Daisuke Kanemoto, and Tetsuya Hirose
    • 学会等名
      IEEE Int. Symp. Circuits Syst. (ISCAS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳波を用いた感情認識システムにおける無線送信データ削減手法および実装に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      原田勇輝,兼本大輔,廣瀬哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電子情報通信学会技術研究報告
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] FVFを利用したリップル電圧の基本波・高調波成分除去が可能な低消費電力LDO2022

    • 著者名/発表者名
      西川晃弘,兼本大輔,三井健司,廣瀬哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 圧縮センシングを用いた脳波計測フレームの電子すかし暗号システムにおける DoS 攻撃耐性について2022

    • 著者名/発表者名
      津永亮多,兼本大輔,永井孝太郎,廣瀬哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 圧縮センシングを用いた低消費電力脳波計測フレームワークにおけるサンプリング系列比較2022

    • 著者名/発表者名
      岡部勇樹,兼本大輔,廣瀬哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] BSBL アルゴリズムを用いた脳波圧縮センシングに適した辞書行列の解明2022

    • 著者名/発表者名
      永井孝太郎,兼本大輔,廣瀬哲也,大木 真
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FVFを応用したPSRR帯域拡張回路を搭載した脳波計測ウェアラブルデバイス向け低消費LDO2021

    • 著者名/発表者名
      三井健司,兼本大輔,毎田 修,廣瀬哲也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 デザインガイア
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 圧縮センシングを活用した脳波計測システム2021

    • 著者名/発表者名
      兼本大輔
    • 学会等名
      応用物理学会 東海支部 基礎セミナー「バイオセンシング技術の進展」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 生体センシング技術の開発とヘルスケア、遠隔診断への応用2024

    • 著者名/発表者名
      安藤 健二郎,木村 信之,太田 進,木下 翔太郎,山本 達郎,関根 嘉香,戸羽 辰夫,中村 昌人,熊木 大介,長峯 邦明,荒川 貴博,山岸 健人,網盛 一郎,太田 裕貴,双見 京介,兼本 大輔,他46名
    • 総ページ数
      559
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784867980194
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://ssc.eei.eng.osaka-u.ac.jp/~dkanemoto/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [備考] 研究代表者個人ページ

    • URL

      http://ssc.eei.eng.osaka-u.ac.jp/~dkanemoto/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] センシングデバイス、データ処理ユニット及びセンシングシステム2023

    • 発明者名
      兼本大輔,津永亮多
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-217844
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 信号圧縮装置、信号復元装置及び信号処理システム2023

    • 発明者名
      兼本大輔
    • 権利者名
      兼本大輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-001730
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 信号圧縮装置、信号復元装置及び信号処理システム2022

    • 発明者名
      兼本大輔, 永井孝太郎
    • 権利者名
      兼本大輔, 永井孝太郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-028896
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 定電圧回路及び電子機器2021

    • 発明者名
      三井健司,兼本大輔
    • 権利者名
      三井健司,兼本大輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-193038
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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